Графен, материал, представляющий собой один слой атомов углерода, обладает уникальными свойствами – исключительной тонкостью, гибкостью и прочностью. Эти характеристики делают его перспективным кандидатом для использования в электронике, энергетике и других областях, однако контроль его проницаемости для различных веществ оставался сложной задачей.
Исследователи из Университета Вюрцбурга, Германия, совершили прорыв в этой области. Под руководством профессора химии Франка Вюртнера и доктора Казутаки Сёямы, они разработали новый метод управления проницаемостью графена для ионов галогенов, таких как фторид, хлорид, бромид и иодид. До сих пор точный контроль над прохождением ионов через графен представлял собой значительную трудность.
Суть открытия заключается в создании двухслойной системы из нанографена, в которой намеренно вводятся дефекты – микроскопические отверстия в кристаллической решетке. Эти дефекты, действуя как фильтры, позволяют контролировать прохождение различных ионов. Ключевым моментом стало то, что созданная система обладает полостью между двумя слоями, которая позволяет ионам связываться и измеряться.
Результаты экспериментов показали, что разработанная система избирательно пропускает ионы фторида, хлорида и бромида, но при этом блокирует прохождение более крупного иона иодида. Это достижение открывает новые перспективы для использования графена в различных приложениях. Впервые удалось создать систему, способную избирательно пропускать ионы галогенов.
Одним из наиболее перспективных направлений применения данного открытия является очистка воды, включая опреснение морской воды. Созданная система может лечь в основу новых фильтров, способных эффективно удалять соли и другие загрязнители. Хлорид, один из компонентов поваренной соли, широко распространен в морской воде и играет важную роль в биологических процессах.
Кроме того, подобная технология может быть использована для создания искусственных рецепторов, способных обнаруживать различные вещества с высокой точностью. Также это достижение может найти применение в изучении и создании искусственных хлоридных каналов, имитирующих работу биологических систем.
В настоящее время исследователи сосредоточены на создании более крупных стеков нанографена для изучения потоков ионов, что позволит глубже понять процессы, происходящие в биологических ионных каналах. Это приближает их к пониманию того, как ионы транспортируются через клеточные мембраны.
Исследования проводились в Институте органической химии и Центре наносистемной химии Университета Юлиуса Максимилиана в Вюрцбурге, Бавария, Германия. Открытие было опубликовано в научном журнале Nature. Статья под названием «Двухслойный нанографен выявляет проникновение галогенов через бензольное отверстие» имеет DOI 10.1038/s41586-024-08299-8. Гипотетическая дата публикации, хотя исследования проводятся до этого, намечена на 2025 год.
Данное исследование представляет собой значительный шаг вперед в области материаловедения и открывает путь к созданию новых технологий на основе графена, особенно в области фильтрации и сенсорики. Работа демонстрирует, как фундаментальные исследования могут приводить к важным практическим применениям.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследователи из Университета Вюрцбурга, Германия, совершили прорыв в этой области. Под руководством профессора химии Франка Вюртнера и доктора Казутаки Сёямы, они разработали новый метод управления проницаемостью графена для ионов галогенов, таких как фторид, хлорид, бромид и иодид. До сих пор точный контроль над прохождением ионов через графен представлял собой значительную трудность.
Суть открытия заключается в создании двухслойной системы из нанографена, в которой намеренно вводятся дефекты – микроскопические отверстия в кристаллической решетке. Эти дефекты, действуя как фильтры, позволяют контролировать прохождение различных ионов. Ключевым моментом стало то, что созданная система обладает полостью между двумя слоями, которая позволяет ионам связываться и измеряться.
Результаты экспериментов показали, что разработанная система избирательно пропускает ионы фторида, хлорида и бромида, но при этом блокирует прохождение более крупного иона иодида. Это достижение открывает новые перспективы для использования графена в различных приложениях. Впервые удалось создать систему, способную избирательно пропускать ионы галогенов.
Одним из наиболее перспективных направлений применения данного открытия является очистка воды, включая опреснение морской воды. Созданная система может лечь в основу новых фильтров, способных эффективно удалять соли и другие загрязнители. Хлорид, один из компонентов поваренной соли, широко распространен в морской воде и играет важную роль в биологических процессах.
Кроме того, подобная технология может быть использована для создания искусственных рецепторов, способных обнаруживать различные вещества с высокой точностью. Также это достижение может найти применение в изучении и создании искусственных хлоридных каналов, имитирующих работу биологических систем.
В настоящее время исследователи сосредоточены на создании более крупных стеков нанографена для изучения потоков ионов, что позволит глубже понять процессы, происходящие в биологических ионных каналах. Это приближает их к пониманию того, как ионы транспортируются через клеточные мембраны.
Исследования проводились в Институте органической химии и Центре наносистемной химии Университета Юлиуса Максимилиана в Вюрцбурге, Бавария, Германия. Открытие было опубликовано в научном журнале Nature. Статья под названием «Двухслойный нанографен выявляет проникновение галогенов через бензольное отверстие» имеет DOI 10.1038/s41586-024-08299-8. Гипотетическая дата публикации, хотя исследования проводятся до этого, намечена на 2025 год.
Данное исследование представляет собой значительный шаг вперед в области материаловедения и открывает путь к созданию новых технологий на основе графена, особенно в области фильтрации и сенсорики. Работа демонстрирует, как фундаментальные исследования могут приводить к важным практическим применениям.
